三峡二期工程施工及关键性技术

　　摘要 本文重点介绍了混凝土生产与温度控制、金属结构及机电设备等施工情况和关键性技术。三峡二期工程需浇筑混凝土1846万m3，安装金属结构及机电设备埋什19.2万t，施工工期6年。

　　三峡枢纽工程主要由混凝土重力坝、坝后式厂房和通航建筑物组成。1993年开始施工准备，1997年11月8日实现大江截流，工程顺利进入二期工程。二期工程是三峡工程施工最为紧张、困难，技术最为复杂的6年。其主要控制性进度为：

　　2000年是三峡工程施工强度最大的一年，年计划浇筑混凝土540万m³，金属结构及机电设备埋件安装3.8万t。

　　二期工程大坝和厂房施工分为泄洪坝段标段、厂房坝段标段和电站厂房标段。葛洲坝股份有限公司承担泄洪坝段标段和左岸11#～14#厂房坝段施工，青云水利水电联营公司承担左岸12#～18#坝段和左岸1#～10#厂房坝段施工．三七八联营体承担左岸电站厂房施工。

　　大坝和厂房施工采用塔带机、缆机和门塔机组合方案。泄洪坝段布置4台美国洛泰克(ROTEC)公司TC2400型固定式塔带机，分别布置在21#、14#、7#和1#泄洪坝段中部，5#、6#塔带机为法国波坦(POTAIN)公司MD2200型固定式塔带机，分别布置于12#、8#厂房坝段的非钢管实体混凝土坝段中部；缆机为摆塔式，两岸塔架高125m，跨度1416m，缆机摆幅为±20m，起重量为20t，两台缆机可抬吊46t；大坝下游坝坡上高程120m及泄洪坝段坝外下游高程45m分设施工栈桥，其上均布置有门机、塔机浇筑混凝土及金属结构安装等；电站厂房采用门塔机浇筑；大坝和电站厂房施工共有7台专为三峡工程研制的MQ2000型高架门机，最大工作幅度71m可吊6m3混凝土罐，最大起重量60t。

　　作为临时应急施工设备的胎吊皮带机，布料幅度达61m，浇筑范围可达50～56m。此外，为满足三峡工程金属结构及机电设备安装的需要，还配备了安装专用机械设备。

　　长江航运是三峡工程施工必须考虑的重要问题之一，永久船闸为双线五级连续船闸，位于左岸坛子岭左侧深切的岩槽中，两侧边坡高150m、船闸主体段长1621m，上游引航道长2113m，下游引航道长2722m，线路总长6442m。

　　永久船闸一期工程主要施工项目为土石方工程，由武警水电总队三峡工程指挥部承担施工，开挖已于1999年完成。永久船闸开挖边坡最高达170m，闸室侧墙(两侧墙及中隔墩)最深为约60m直立坡，其高陡边坡的稳定和变形量(特别是开挖完成后的残余变形)，是工程设计和施工中需要特别重视的问题。

　　二期土建工程分为地面和地下工程四个标段：地面第一标段(第三闸首上游段)由武警水电总队二峡工程指挥部承担施工．地面第二标段(第二闸首及下游段)由二七八联营总公司承担施工，地下第三、四标段由三联总公司承担施工。金属结构及机电设备安装与调试正在进行招标。施工主要采用施工单位自带的设备。

　　二期工程混凝土采用人工骨料，粗骨料为永久船闸及二期大坝和电站开挖的微、新花岗岩，在古树岭进行碎石加工，用胶带机输送到各混凝土系统，生产能力为76万t/月；砂料采用下岸溪料场斑状花岗岩加工制作，用汽车运至各混凝土系统，生产能力为39.1万t/月。

　　混凝土拌和系统有5个，共配置9座拌和楼。合计可生产7℃低温混凝土能力为1720m³/h，生产常温混凝土能力为2530m³/h。混凝土拌和系统配置见表。

三峡二期工程混凝土生产系统配置一览表

系统名称	拌和楼		常温混凝土生产能力m³/h	低温混凝土设计温度	低温混凝土生产能力m³/h	制冷容量×10⁴kcal/h
系统名称	型号	数量	常温混凝土生产能力m³/h	低温混凝土设计温度	低温混凝土生产能力m³/h	制冷容量×10⁴kcal/h
79m系统	4×4.5	2	320×2	7℃	250×2	2150
90m系统	4×6	1	360	7℃	250	1600
90m系统	4×3	1	240	7℃	180	1600
120m系统	4×3	2	240×2	7℃	180×2	1375
82m系统	4×3	1	240	7℃	180	750
98.7m系统	2×4.5	1	330	7℃	250	1250
98.7m系统	4×3	1	240	可由2×4.5楼转换生产7℃低温混凝土		1250
合计		9	2530	7℃	1720	7125

　　水泥主要采用525#中热硅酸盐水泥和425#低热矿渣硅酸盐水泥，粉煤灰为I级。人工骨料经试验表明无活性反应，但鉴于三峡大坝的重要性，混凝土设计上采用严格控制水泥含碱量、混凝土总碱量和掺入适量粉煤灰这3项措施抑制或消除碱骨料反应。工程开工后在大量试验的基础上，优化了混凝土的设计指标和配合比。

　　三峡工程混凝土温度控制难度大，为加强混凝土温控防裂的协调与管理，由业主、设计、监理共同组成温控小组，定期组织例会，组织现场检查，对三峡工程混凝土浇筑温度控制进行指导和监督，修订和完善温度控制标准，对施工中迫切需要解决的有关混凝土温控和相关质量问题组织研究。而这一切都是在7℃工程标准要求下进行的。

　　为满足混凝土温度控制及接缝灌浆要求，在大体积混凝土内部埋没冷却水管，按通水作用和冷却特性分为初期冷却、中期冷却和后期冷却三类。初期冷却主要是削减水泥水化热温升，控制混凝土最高温度；中期通水是为避免混凝土坝体内外温差过大；后期冷却是将坝体温度降至接缝灌浆温度(或稳定温度)。

　　夏季控制拌和楼出机口温度7℃的预冷混凝土配置的一整套预冷设施，简称7℃工程。80年代我国在葛洲坝用过7℃工程，采用的是水冷—风冷—加冰的制冷工艺(简称“三冷法”工艺)。

　　“三冷法”工艺的基本流程为骨料通过皮带时喷淋2℃～4℃的制冷水，再经过脱水后进入拌和楼的储料仓进行风冷，在拌和混凝土时再加冰拌和。“三冷法”工艺虽在葛洲坝取得了成功，但存在许多难以克服的问题。首先，水冷骨料在运行中脱水效果较差，经脱水筛分后骨料表面含水(含水率为2%～4%)，进入拌和楼风冷时极易被冻结，小石不冷，其他粗骨料需提高风冷温度，风冷主要是起保冷作用，进一步深冷的能力受到限制；其次，水冷骨料时需修建一条200～3OOm长的洒水廊道，制冷设施占地面积大，系统布置困难；第三，水冷设备多，管理复杂，回收的制冷水含有大量泥沙，需建废水处理厂。此外，水冷料骨含水率大，拌和加冰量受限制。

　　二次风冷与“三冷法”工艺的主要区别在于它将水冷骨料的第一道工序改为一次风冷。它是将冲洗筛分后的骨料在0℃～-5℃的冷风通过冷风机吹送至地面调节料仓中进行初步冷却，吸热后的冷风由鼓风机抽回冷却构成循环。4种骨料可分别冷却到5℃～8℃。经过一次风冷的骨料通过保温皮带机进入拌和楼料仓进行第二次风冷，其后的制冷工艺与“三冷法”工艺的后两道工序相同，不同的是一次风冷骨料表面含水率明显降低，除小石尚有较低的含水率外，其余大骨料表面含水率几乎为零，因此，二次风冷的蒸发温度可更低。粗骨料在-10℃～-15℃的冷风中温度可冷至-2℃左右(仅小石需维持正常温度3℃，防冻仓)。另外，骨料经过第二次风冷，其表面干燥无水分，为拌和时充分加冰提供了条件。

　　通过1999年夏季二期工程混凝土高强度预冷混凝土的生产考验，出机口温度可稳定控制在7℃以内，说明7℃工程采用二次风冷技术是完全可行和成功的．二次风冷技术具有许多“三冷法”工艺所不具备的优点，其占地面积小，管理环节少，投资及运行成本低。二峡工程已大规模采用二次风冷技术生产7℃预冷混凝土。

　　二期工程大坝和电站厂房金属结构及机电设备埋件总量为14.8万t。共有22个导流底孔、23个泄洪深孔、22个溢流表孔、2个排漂孔、2个排沙孔和14个厂房进水口。闸门运用水头高，启闭机启闭力大。在下闸蓄水前需对挡水前沿的工作门、检修门及事故门进行试槽，以保证如期蓄水。

　　压力钢管长122.175m，直径13.2m,板厚28～60mm，钢管总重21126t。上斜直段6节钢管按坝段埋管设计，上弯段、斜直段、下弯段等按钢衬钢筋混凝土联合受力管道设计，下水平段按明管设计。

　　引水压力钢管的制造技术要求高、工艺复杂，在坝区设置有压力钢管制造厂，直接在坝区将钢板加工成瓦片，卷、焊成型为单节钢管，分节由特制低重心台车运输，主要由厂坝间高程82m栈桥上布置的MQ6000型专用门机吊装。

　　机组为单机容量700MW的水轮发电机组，运行水位为高程135～175m，不仅单机容量特大，而且水头变幅范围远远超过世界类似容量的特大型机组。通过国际招标，法国GEC ALSTOM和瑞士ABB将联合供应8台套机组，加拿大GE、德国VOITH、 SIEMENS组成的集团供应6台套机组。哈尔滨电机有限责任公司和东方电机股份公司分别为上述两大集切的分包商，分包额度为总额的31%。机组的制造、运输、安装、调试难度极大，需精心组织才能按期发电。

　　永久船闸金属结构安装总量为4.32万t。以24扇人字门、24扇反弧门和第一闸首桥机轨道梁安装最为困难，安装用起重机布置及安装程序需与船闸闸室双线台阶的结构相适应。永久船闸金属结构量大而安装精度高，安装时间相对集中，至少需4个工作面同时工作，需多台大吨位移动式起重机。

　　水库下闸蓄水后永久船闸能否按期投入运行，制约着长江航运。通航前需进行调试。调试分为无水调试和有水调试两个阶段。无水调试阶段的主要项目有各闸首人字门系统、闸阀门系统、启闭机、闸室系船柱等项目。检查各闸阀门止水、试槽、单机单门和主要机电设备控制系统的运行状况，在此基础上进行联合调试，将整体联动控制设备调整到能基本运行。有水调试除继续检查、调整以上各项目以外，主要调试船闸各闸首人字门在不同设计水头下，各种不同水位组合的单动、联动运行，检查在不同运行情况下，输水阀门单边输水、双边输水的控制时间、水力以及相应机电设备单调和联合调试，为永久船闸通航作实战准备。

　　三峡工程施工规模巨大，工程量大，施工强度高、技术复杂，施工项目多。金属结构及机电设备和埋件与混凝土施工交叉平行作业。由于工期长，必须考虑施工期通航，工程采用明渠结合临时船闸通航，在汛期大流量时辅以码头转运翻坝等。混凝土施工三峡首创二次风冷生产出机口7℃混凝土，并为提高混凝土质量和耐久性进行了大量的试验和分析研究。施工队伍人员素质和劳动生产率比以前大大提高。1999年在一些性能先进的设备尚未完全投入运用的情况下，创造了年浇筑混凝土458.5万m³的世界新纪录，并经受了夏季浇筑大量大坝约束区混凝土的严峻考验：2000年各主体建筑物的施工部位孔洞多、钢筋多、门槽多和混凝土标号多，对高仪能的设备使用和发挥是制约因素，加之高强度的施工计划，必将使三峡优质高效施工难度更大，这有赖于强化管理和施工各方的积极协作。